章桂寿
陆丰市内湖中学 广东省汕尾市陆丰市内湖镇 516513
【摘要】初中学生的核心素养指学生应具备的、能适应发展需要的必备品格和关键能力。物理学科核心素养包括物理观念、科学思维、实验探究以及科学态度和责任。通过学习密度不同测量方法的实验操作，培养学生的物理核心素养。
【关键词】密度测量 实验操作 核心素养
初中学生的核心素养是指学生应具备的、能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。具体到物理学科核心素养的四大要素是：物理观念（相当于三维目标的“知识与技能”）、科学思维、实验探究（这两项相当于三维目标的“过程与方法”）及科学态度和责任（相当于三维目标的“情感、态度与价值观”）。[1]
初中物理密度是粤沪版八年级上册的一个重要知识点，测量固体和液体的密度是八年级上册重要的学生必做实验[2]，初中教材及课程标准中关于密度的物理观念是这样表述的“通过实验，理解密度；会测量固体和液体的密度；解释生活中一些与密度有关的物理现象。[3]”可见，密度的测量应该加强培养学生的物理核心素养。
一、密度的基本测量方法
要测量物体的密度，只要测量物体的质量m和体积V，然后用密度公式计算即可。这样先给学生解决问题的一个物理思维方向，然后再朝着这个方向去寻找具体解决密度测量问题的物理方法。
二、密度的具体测量方法
（一）测量固体密度
1、通常测量体积的方法
测固体密度，关键是体积的测量。排水法测体积时，应先测质量，后测体积，防止因固体物体沾水使所测质量偏大。
对于规则形状的固体，可用刻度尺测量有关长度然后计算体积；不规则又不溶于水、且能浸入水中的固体可用量筒利用排水法测量体积；不规则又不沉入水中的固体可用针压法、助沉法，利用排水法测量体积；不规则又易溶于水或易吸水的固体可用包膜法，注意除去所包膜的体积。
这样开展实验教学，可以培养学生学会归类物体，有针对性的设计实验方法，力求准确测量，使学生习得科学、严谨的物理思想方法。
2、特殊的测量方法
（1）溢水法——缺量筒测量密度
器材：烧杯、水、细线、金属块、天平
步骤：①往烧杯装满水，用天平测出质量为 m1；②用细线绑好金属块，轻轻放入水中，溢出部分水后，测出总质量为m2；③取出金属块，测出烧杯和剩余水的质量m3；④用
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ρ水计算密度。
（2）弹簧测力计示数差法
器材：弹簧测力计、金属块、水、细线
步骤：①用细线系住金属块，用弹簧测力计测出金属块的重力G；②将金属块完全浸入水中，测出此时金属块对测力计的拉力F；③用
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计算密度。
（3）漂浮、二力平衡法——缺天平和量筒测量密度
器材：刻度尺、烧杯、水、小塑料杯、小石块
步骤：①在烧杯内放入适量水，将小塑料杯杯口朝上轻轻放入漂浮，用刻度尺测出杯中水的高度h1；②将小石块轻轻放入小塑料杯中漂浮，测出水的高度h2；③取出小石块，放入水中下沉，测出水的高度h3；④用
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计算密度。
学生通过这些测量方法的研究，拓展密度的测量方法，通过质量、体积、密度、重力、二力平衡等物质及其相互作用等物理观念，学会关系式推导方法，解决实际问题。
（二）测量液体密度
1、通常测量质量的方法
测量液体物体的密度，关键是如何测量质量。
测液体密度，若先测空杯质量，再测液体和杯的总质量，然后全部倒入量筒，会因为杯子残留液体而使所测体积偏小；但若先用量筒测体积，然后倒入烧杯测质量，同样会因为量筒内残留液体，使所测质量偏小。例如测量牛奶密度，通常可以这样操作：
（1）向烧杯倒入牛奶，用天平测出总质量m1；（2）将烧杯内的部分牛奶倒入量筒，测出烧杯和剩余牛奶的总质量m2；（3）读出量筒内牛奶的体积V；（4）用ρ=m1-m2/v计算牛奶密度。
这样可以通过实际操作顺序的训练，培养学生的科学思维，习得严谨准确测量的科学实验方法。
2、特殊的测量密度的方法
（1）满液法——缺量筒测量密度的方法
器材：烧杯、水、待测液体、天平
步骤：①用天平测出烧杯的质量m1；②往烧杯内倒满水，测出总质量m2；③倒去烧杯中的水，往烧杯中倒满待测液体，再测出总质量m3；④用
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计算液体密度。
（2）弹簧测力计示数差法
器材：弹簧测力计、水、待测液体、小石块、细绳
步骤：①用细绳系住小石块，用弹簧测力计测出小石块的重力G；②将小石块浸没水中，用弹簧测力计测出小石块对测力计的拉力F1；③将小石块浸没在待测液体中，用弹簧测力计测出小石块对测力计的拉力F2；④用
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计算液体密度。
这里巧妙利用同一小石块的体积相同，在水和待测液体中的V排相等，列出包含有液体密度的等式，进而推导出待测液体密度的表达式，让学生掌握这种物理推导思想。
（3）密度计法
器材：密度计、待测液体
方法：将密度计放入待测液体中，直接读出密度。
这里利用“物体漂浮的条件，同一物体漂浮在不同液体中，所受浮力等于物体重力”的物理观念，巧妙运用密度计测量液体密度。
（三）测量气体的密度
由于气体密度小，测量气体密度的关键是质量的测量。例如，如何测量一瓶空气的质量？测出瓶和空气的总质量，又如何测空瓶质量？
我们不妨开动脑筋，变换思路：给皮球打足气，用天平测出此时皮球的质量m1；利用排水法，用气针和小橡胶管将皮球内的空气慢慢引入装满水又倒放在水槽水中的量筒内，同时调整量筒的高度，使量筒内外水面相平，保持气压相同，装满气体V后及时夹紧小橡胶管暂停放气；如此反复操作n次后，拔出气针，用天平测出此时皮球和剩余气体的质量m2；用ρ=m1-m2/nV不难计算空气的密度。
皮球充足气，放出部分空气，体积可以认为不变，所受空气浮力不变，不影响质量测量；把测定所处环境的空气密度，转换成量筒内气体的密度，体现了转换法；一杯气体的质量太小，不易测量，放出n量杯气体也许就可以了，体现了累积法。这里的测量方法新颖、独特，给人启迪，体现了物理学能给人智慧的学科特点，让学生领略了物理学的研究方法。
总之，初中物理密度的测量，体现了多种物理思想方法，教学中显化物理思想，用物理思想引领初中物理教学，将物理知识、方法、思想、观念、科学探究精神有机地结合在一起[4]。要提高密度测量的精度，需要付出一番努力，通过不断尝试、探究，精心研究设计，寻找科学合理的实验操作步骤，体现尊重科学、认真负责，敢于担当的科学认同与责任，既提高实验教学效果，又培养学生的核心素养。
【参考文献】
[1]2017版《普通高中物理课程标准》和《2017年高中物理课程标准中的修改解读》
[2][3]义务教育《物理课程标准》（2011年版）中华人民共和国教育部制定；
[4]显化物理思想 提升核心素养（CNKI文献） 卢长津《中学物理》2018年18期期刊。